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Hidrógeno como propuesta energética: Situación en Latinoamérica, retos, riesgos y oportunidades
- 1. Hugo Mobarec Hidrógeno como propuesta energética Situación en Latinoamérica, retos, riesgos y oportunidades
- 2. o Rolando Castro Abogado, ex ministro de medio ambiente de Costa Rica Consultor, Nairí o Lauren Withey Científica especialista en medio ambiente Programa Internacional, Earthjustice o Hugo Mobarec Ingeniero químico, asesor científico Asociación Interamericana para la Defensa del Ambiente (AIDA) Modera: Daniela García Aguirre abogada e ingeniera ambiental Asociación Interamericana para la Defensa del Ambiente (AIDA) PANEL
- 3. o Introducción: coyuntura del hidrógeno en el mundo y en América Latina o Propiedades y usos del hidrógeno; comparación de los diferentes procesos de producción o Criterios para la utilización del hidrógeno; eficiencia en las aplicaciones o Riesgos, incertidumbres, costos y viabilidad o Perspectivas del hidrógeno como vector energético en América Latina o Preguntas y respuestas AGENDA
- 4. INTRODUCCIÓN: COYUNTURA DEL HIDRÓGENO o La transición energética se plantea como una necesidad para cumplir con la meta de 1,5°C. o En la actualidad, el 99% del hidrógeno usado como combustible se produce a partir de fuentes no renovables.
- 5. INTRODUCCIÓN: COYUNTURA DEL HIDRÓGENO EN EL MUNDO Unión Europea (UE): ○ "Estrategia de hidrógeno para una Europa climáticamente neutra", publicada a mediados de 2020, se comprometió a invertir US$430.000 millones en hidrógeno verde entre ahora y 2030. Estados Unidos ○ Joe Biden, prometió en su plan energético que “el mercado pueda acceder al hidrógeno verde al mismo costo que el hidrógeno convencional en una década, proporcionando una nueva fuente de combustible limpia para algunas centrales eléctricas existentes". Australia: ○ Lidera los planes de producción de este nuevo combustible limpio con propuestas para construir 5 megaproyectos en su territorio, gracias a sus enormes recursos de energía renovable, en particular la eólica y solar. Alemania: ○ Planean sus propios proyectos de hidrógeno verde en territorio nacional. El más grande es el de AquaVentus, en la pequeña isla de Heligoland, en el mar del Norte. China: ○ Principal productor mundial de hidrógeno, pero hasta ahora ha usado hidrocarburos para generar casi toda esa energía.
- 6. INTRODUCCIÓN: COYUNTURA DEL HIDRÓGENO EN EN AMÉRICA LATINA En 2019, la producción de hidrógeno de bajas emisiones de carbono se reducía a tres proyectos piloto en Argentina, Chile y Costa Rica. Agosto 2021 Chile, Argentina, Bolivia, Brasil, Colombia, Costa Rica, El Salvador, Panamá, Paraguay, Trinidad y Tobago, y Uruguay tienen una política o la estaban planeando. ○ Chile: El país sudamericano, considerado una de las mecas de la energía solar, fue el primero en la región en presentar una "Estrategia nacional de hidrógeno verde", en noviembre de 2020. ○ Colombia: En la Ley 2099 de 2021 provee incentivos para la producción y uso de hidrógeno en el país.
- 7. INTRODUCCIÓN: COYUNTURA DEL HIDRÓGENO EN EN AMÉRICA LATINA Colombia: Ley 2099 del 2021 ○ No distinguen entre el hidrógeno producido a partir del agua y electrolizadores con energía renovable (hidrógeno verde) del hidrógeno azul. ○ Propone utilizar sus 6.700 millones de toneladas de reservas de carbón, junto con otros recursos de combustibles fósiles, para fabricar hidrógeno azul. ○ Planea aprovechar la infraestructura minera, petrolera y de gas existente para hacer competitivo el hidrógeno azul y acortar el plazo para alcanzar costes comparables a los del hidrógeno gris.
- 9. HIDRÓGENO COMO VECTOR ENERGÉTICO ● Los vectores energéticos son sustancias o dispositivos que almacenan energía de fuentes primarias para transportar y liberar la energía posteriormente, de forma controlada ● La energía se puede acumular en la molécula de hidrógeno para que luego se libere mediante la combustión: 2 H2 + O2 => H2O H2
- 10. PROCESOS PARA LA SÍNTESIS DEL HIDRÓGENO electrólisis H2 verde energías renovables red eléctrica H2 depende* gas natural carbón electrólisis reformado con vapor gasificación captura y almacenamiento de carbono H2 azul H2 gris H2 marrón
- 11. PROCESOS PARA LA SÍNTESIS DEL HIDRÓGENO electrólisis H2 verde energías renovables red eléctrica H2 depende* gas natural carbón electrólisis reformado con vapor gasificación captura y almacenamiento de carbono H2 azul H2 gris H2 marrón Más del 99% del hidrógeno producido en el 2020 provino de fuentes no renovables
- 12. HIDRÓGENO VERDE ● El hidrógeno verde se define como el hidrógeno producido mediante la electrólisis del agua con electricidad generada sin emisiones de carbono*. ● Actualmente, los desafíos para la producción del hidrógeno verde incluyen: ○ Mayores extensiones de territorio y volúmenes para la generación ○ Altos costos en comparación a los combustibles fósiles ○ Requerimiento de infraestructura dedicada H2 verde Crédito: Charles D Winters / Science Photo Library
- 13. HIDRÓGENO MARRÓN ● El hidrógeno marrón se obtiene por medio de la gasificación del carbón ● Los impactos de la producción del hidrógeno marrón incluyen: ○ Los impactos sociales y ambientales de la minería del carbón ○ El proceso de gasificación requiere energía ○ La separación del hidrógeno libera dióxido de carbono, monóxido de carbono y potencialmente otros contaminantes presentes en el carbón H2 marrón
- 14. HIDRÓGENO GRIS ● El hidrógeno gris se obtiene por medio del reformado con vapor de agua sobre el gas natural ● Los impactos de la producción del hidrógeno gris incluyen: ○ Los impactos sociales y ambientales de la extracción de gas natural, particularmente las fugas en el transporte ○ El proceso de gasificación requiere energía ○ La separación del hidrógeno emite dióxido de carbono proveniente del gas natural Crédito: Leak Detection Dubai H2 gris
- 15. HIDRÓGENO AZUL ● El hidrógeno azul se produce cuando en el proceso de producción de hidrógeno marrón o de hidrógeno gris se captura y se almacena el dióxido de carbono. ● Los desafíos de la captura y el almacenamiento de carbono incluyen: ○ Los procesos son costosos, requieren infraestructura adecuada y podrían necesitar altos volúmenes de agua ○ A nivel industrial, es complicado superar el 90% de recuperación del carbono emitido H2 azul
- 16. EMISIONES DE LA PRODUCCIÓN DE HIDRÓGENO Gramos de emisiones de CO2 equivalentes por MJ de energía Emisiones de gases de efecto invernadero por unidad de energía calorífica Adaptado de Howarth y Jacobson. 2021. How green is blue hydrogen? Combustibles fósiles Diésel Gas natural Carbón H2 gris H2 azul
- 17. PUNTOS CLAVE ACERCA DE LA PRODUCCIÓN DE H2 ● Para evaluar la huella de carbono del hidrógeno, es esencial considerar el ciclo de vida completo, y particularmente el proceso de producción ● El hidrógeno verde podría ser la mejor opción para las aplicaciones industriales del hidrógeno (no energéticas) ● Las emisiones de los procesos de producción de hidrógeno a partir de hidrocarburos para usarlo como combustible podrían superar las emisiones de la utilización de esos hidrocarburos directamente
- 18. PERSPECTIVASDEL HIDRÓGENO EN AMÉRICA LATINA ○ Las modalidades actuales de producción de hidrógeno provocan emisiones considerables en América Latina. ○ En la próxima década, América Latina tendrá que tomar medidas para descarbonizar la producción actual para los usos que ya existen y garantizar que las nuevas fuentes de demanda se satisfagan únicamente con hidrógeno de bajas emisiones de carbono.
- 19. POTENCIAL DE CCUS EN ALGUNOS PAÍSES DE AMÉRICA LATINA
- 20. Costo nivelado de producción de hidrógeno mediante electrólisis alimentada con energía híbrida solar fotovoltaica y eólica terrestre, América Latina, 2050
Notas del editor
- En tanto, menos del 0,1% se produce a través de la electrólisis del agua, según la Agencia Internacional de la Energía. Pero la trayectoria de las inversiones actuales augurian cambio Aunque el uso del hidrógeno no emite dióxido de carbono (CO2), los procesos de producción actuales son responsables de elevados volúmenes de emisiones Por ejemplo, en América Latina En 2019, los sectores industrial y de refino de petróleo necesitaron más de cuatro megatoneladas (Mt) de hidrógeno (aproximadamente un 5 % de la demanda mundial) para producir, principalmente, amoníaco, metanol, acero y productos de petróleo refinado. Por tanto, en 2019, para la producción de hidrógeno en la región se necesitó más gas natural que el suministro total de Chile y se emitió más CO2 a la atmósfera que el que emiten todos los vehículos de carretera de Colombia. (International Energy Agency) Ante este escenario, muchos países están buscando urgentemente cómo resolver sus necesidades energéticas sin seguir dañando al medioambiente, presentando el hidrogeno como una propuesta
- Este panorama va cambiando a nivel internaiconal: Alemania: Un consorcio de 27 empresas, instituciones de investigación y organizaciones -incluyendo a Shell- impulsan el proyecto, que utilizará los poderosos vientos de la región como fuente energética. China: el país está dando sus primeros pasos en el mercado del hidrógeno verde con la construcción de un megaproyecto en la región autónoma de Mongolia Interior, en el norte del país.
- El hidrógeno de bajas emisiones de carbono también puede ejercer un papel esencial en la transición hacia energías limpias de la propia América Latina, donde, en los últimos años, se han producido avances y muchos países no solo han anunciado nuevos y ambiciosos objetivos climáticos y energéticos, sino que también han empezado a emprender acciones para alcanzarlos. En 2019, la producción de hidrógeno de bajas emisiones de carbono se reducía a tres proyectos piloto en Argentina, Chile y Costa Rica. Para alcanzar los objetivos energéticos y climáticos de la región, el hidrógeno de bajas emisiones de carbono tendrá que sustituir a la actual producción de hidrógeno intensiva en carbono y responder a la demanda adicional de nuevos usos de las próximas décadas. hoy ya son 11 países de la región que han publicado o estan preparando estrategias y hojas de ruta nacionales sobre el hidrógeno, y una cartera de más de 25 proyectos relacionados con el hidrógeno de bajas emisiones de carbono estaba en las primeras etapas de desarrollo la idea es usar el H2 como un sustituto de los combustibles fósiles en usos finales no compatibles con la electrificación directa.
- El hidrógeno azul, por ejemplo, es producido a partir de gas fósil, y se emiten muchos gases de efecto invernadero y contaminantes en su producción. Entonces no es limpio – aunque muchas voces han intentado llamarlo así. Los grupos de cabildeo de la industria del gas destinan campañas con el fin de extender la vida del gas fósil. Lo crítico es que su plan: Promueve fuertemente el hidrógeno azul, agrupando el hidrógeno azul y el verde como "hidrógeno bajo en carbono esta promoción de hidrógeno azul es alarmante, dado que es una falsa solución al reto del cambio climático y, más bien, representa otorgar un salvavidas para los productores de gas, y en lo absoluto es una manera efectiva para reducir emisiones de GEI. No obstante: Colombia está muy bien posicionada para la producción de hidrógeno verde dado su potencial de generación de energía eólica, solar e hidráulica Para entender este tipo de controversias un poco mejor, vamos a explorar en qué consiste el H2 Blue hydrogen is defined at Colombia Hydrogen Roadmap at 5. Colombia sees its “significant oil, natural gas, and coal reserves that place it close to fuel self-sufficiency” as a core strength. Colombia Hydrogen Roadmap at 7, 11. Colombia Hydrogen Roadmap at 12. (Hoja de ruta del hidrógeno en Colombia)
- Leer utilización en cada uno de estos casos
- https://es.wikipedia.org/wiki/Vector_energ%C3%A9tico
- En la operación; en el ciclo de vida completo esto es muy complicado por la obtención de las materias primas, construcción de infraestructura, mantenimiento y clausura Altos costos: del 50% al 70% del costo de producción del hidrógeno verde depende de la generación de electricidad limpia. Infraestructura: Se tiene que invertir en la construcción de sistemas de transmisión eléctrica y distribución y almacenamiento del hidrógeno
- Contaminantes como gases de azufre, mercurio y arsénico
- Costosos por el transporte de grandes volúmenes, transporte a alta presión
- Niveles de almacenamiento y captura superiores al 80%; sólo 3.5% del metano requerido se fugó
- según IEA(international energy agency) Algunos países de América Latina tienen potencial para producir más hidrógeno de bajas emisiones de carbono del que pueden consumir, gracias a sus abundantes y competitivos recursos de energías renovables. De aquí a 2030, Chile tiene la ambición de producir y exportar el hidrógeno más competitivo del mundo a partir de electricidad renovable, y en muchos países de América Latina se dan las condiciones necesarias para convertir a la región en uno de los líderes mundiales de la producción de hidrógeno de bajas emisiones de carbono. Puede usarse alguna de la infraestructura actual. La adaptación de los centros de producción existentes con sistemas para la captura, la utilización y el almacenamiento de carbono podría contribuir a reducir las emisiones y aprovechar, al mismo tiempo, las instalaciones e infraestructuras industriales existentes. Pero, si lo que se quiere es producir hidrógeno verde de verdad, se tienen que asegurar que las fuentes de energía sean renovables, y esto requiere inversión en grandes granjas eólicas o solares que valdrá la pena evaluar su eficiencia, o si es mejor invertir primero en generar energía nueva para el país.
- informe IEA pag 56 actualmente se produce mucho CO2 de la producción de H2, existen potenciales de CCUS sin embargo esto plantea unos desafíos en torno al tipo de H2 que puede producirse en el futuro y si es realmente banjo en carbono * Alta = potencial para el despliegue de CCUS a gran escala y a corto plazo (menos de 5 años) debido a la capacidad de almacenamiento disponible (no necesariamente conectada a infraestructura) y a la experiencia existente en operaciones de almacenamiento relacionadas con el CCUS; Media = potencial para el despliegue de CCS a medio plazo (al cabo de 5 a 10 años) debido a la capacidad de almacenamiento disponible y a la experiencia limitada en operaciones de almacenamiento vinculado al CCUS; Baja = preparación limitada para el despliegue a gran escala de CCUS (dentro de más de 10 años) y poca o ninguna experiencia en operaciones de almacenamiento relacionadas con el CCUS.
- Hidrógeno en América Latina De las oportunidades a corto plazo al despliegue a gran escala International Energy Agency el costo nivelado de la producción de hidrógeno (LCOH, por sus siglas en inglés)calcula cuánto costaría producir cada kilogramo de hidrógeno teniendo en cuenta los costos de inversión, los costos operativos y la producción de hidrógeno prevista. Gracias a sus abundantes recursos renovables de alta calidad, AL tiene potencial para producir enormes cantidades de hidrógeno de bajo costo a partir de electricidad renovable a largo plazo En general son precios competitivos, pero los costos de producción más bajos: sur de la Patagonia (Argentina y Chile) y en la región de Atacama (Argentina, Bolivia, Chile y Perú), así como en el noroeste de México y el noreste de Brasil, Estas regiones suelen estar alejadas de los grandes centros de demanda de hidrógeno problemática en infraestructura de transporte necesaria para aumentar la escala de producción es mayor. A largo plazo, América Latina podría contar con una superficie de más de 800.000 km2 donde el LCOH por electrólisis no llegue a 1 USD/kg de H2 utilizando un suministro de energía híbrido.18 p. 63 Las estrategias y hojas de ruta nacionales son imprescindibles para orientar el desarrollo del hidrógeno hacia los sectores y las aplicaciones más relevantes en el caso de cada país, para identificar oportunidades a corto, medio y largo plazo, y para determinar los requisitos normativos, de infraestructura y de formación y participación . Los gobiernos deben asegurarse de que estos documentos estratégicos se ajusten a la estrategia energética en su conjunto y complementen otras políticas y programas de energías no contaminantes y por supuesto siempre en el marco de derechos humanos, con procesos de participación amplios y efectivos y con criterios de justicia ambiental.